全球电动巴士报告：成本降低至与内燃机巴士相同或需十年

近日，彭博新能源财经社发布了一篇报告《城市中的电动巴士》，其中比较了电动巴士与传统的使用柴油或天然气的内燃机巴士的竞争力。

空气质量在许多城市环境中日益受到关注，对居民的健康有直接的影响。

内燃发动机的尾气排放是氮氧化物和微粒等有害污染物的主要来源之一。柴油发动机的氮氧化物排放量非常高，但这类巴士占了全球公共汽车的大部分。

随着世界城市人口持续增长，选择可持续的、足够低成本的交通方式变得越来越重要。

电动汽车——包括电动公交车——是减少有害排放和改善城市整体空气质量的最有希望的方法之一。

电动公交车的运营成本要低得多，而且在总体拥有成本的基础上，它已经比传统巴士便宜了。

报告中模拟的所有电动公共汽车配置的TCO(总体拥有成本)与传统柴油公交车相比有显著的改善，因为每年行驶里程有所增加。

例如，110kWh的电动巴士即使使用最昂贵的无线充电，其TCO也与传统柴油公交车相持平，后者每年行驶约6万公里。

这就意味着，即使使用最昂贵的充电方式，拥有最小容量电池的公共汽车在中型城市运行也会更便宜，在中型城市公交车的平均行驶里程为170公里/天。

图1：电动公交车和柴油公交车不同年行驶里程的TCO比较

注:柴油价格为$0.66/升($2.5/加仑)，电价为$0.10/kWh，横坐标变量为每年行驶里程，公交路线长度不一定与城市规模相符。

因此，每年公共汽车里程较高的大城市可以从多种电动公交车中选择，它们都比柴油和天然气公交车便宜。

即使是最昂贵的电动巴士——配备了350kWh的电池，需每天在停车场缓慢充电一次，每年行驶8万公里，它的TCO值也为$0.92/km，与柴油巴士相当。

与一辆天然气巴士相比，其TCO要便宜约0.11美元/公里。

这表明，在那些公共汽车每天至少行驶220公里的大城市，使用最昂贵的350kWh电动公交车而不是天然气公交车，可以在15年的公共汽车寿命期间节省大约13万美元的运营成本。

尽管有潜在的运营成本节约，电动巴士仍面临一些挑战，其前期成本与同等柴油巴士相比较为高昂，成为最大的障碍之一。

为了解决这个问题，新的商业模式正在出现，包括电池租赁、联合采购和共享公共巴士。

然而，我们对电池成本曲线的分析表明，到2030年左右，不需要补贴，电动公交车就将达到与柴油巴士持平的成本。

到那时，普通电动汽车的电池组仅占总电车费用的8%左右，低于2016年的26%左右。

此外，增加对电动巴士的需求可能会使电动巴士的电池价格下降得更快。在这种情况下，到本世纪20年代中期，电动巴士就将达到与柴油巴士同等的成本。

电动巴士市场主要集中在大城市地区，大城市面临着改善空气质量和减少二氧化碳排放的压力。多年来，中国一直在推动这一领域的发展，而在欧洲，大众对城市空气质量问题的关注也因大众柴油排放丑闻而增加。

随着越来越多城市制定雄心勃勃的电气化承诺，全球电动汽车市场正在迅速改变。

2017年10月，13个城市签署了C40无化石燃料街道宣言，承诺从2025年开始只生产零排放公共汽车。

中国

中国是最大的电动公交车生产国和消费国。中国国内需求受到国家销售指标、支持性补贴和城市空气质量目标的强烈推动。

像上海和深圳这样的大城市已经停止购买新的内燃机巴士，而且只购买电动巴士。其结果是，到2017年底，全球销售的电动巴士数量的99%都在中国。

2015年，中国电动巴士销量跃升至6.9万辆，2016年为13.2万辆。在2017年，由于削减购车补贴，中国的电动巴士销量略低于前一年。2017年，中国电动巴士总销量的比例从2011年的0.6%上升至22%。

目前，中国电动巴士占总巴士的比例为17%，纯电动巴士相对于混合动力式巴士占主导地位。

欧洲和美国

2017年，欧洲的电动公交车累计数量达到2100多辆。纯电动公交车占其中大多数，为1560辆。

英国拥有欧洲最大的电动巴士车队，但在2017年，但电动巴士占英国公共汽车总数的比例仍低于1%。

到2017年，该地区公交系统中电动公交车的比例约为1.6%。

根据统计数据估计，2017年，在美国全国各地的运输机构中，大约有360辆电动巴士，约占全市7万辆公交车的0.5%。

为什么中国在电动汽车比赛中领先?

资金:在中国，到2016年年底，国家和地区的补贴结合在一起，能够将一辆电动巴士的初始资金成本降低到与柴油巴士类似，消除了电动巴士推广的主要障碍:高昂的前期成本。

城市污染和石油进口减少：中国拥有世界上最大的城市人口，而来自日益增长的交通需求的地方空气污染问题也迅速成为一个重要的政治问题。中国也致力于减少对进口石油的依赖。

白纸一张：许多中国城市正在建设全新的公共交通网络，而在欧洲或美国，公共汽车运营商需要找到将新电力技术纳入现有基础设施的方法，这是一个大麻烦。

产业政策：中国的电动汽车部分是出于工业政策的考虑。中国政府的目标是发展本土品牌，让其在海外也具有竞争力。

图：中国电动巴士厂商分布。

中国的电动汽车制造商在全球市场上占据主导地位。

中国的电动汽车行业非常分散，最大的生产商——宇通(Yutong)只占据了19%的市场份额。

第二个最大的电动汽车制造商是比亚迪，该公司还大力投资于客运电动汽车和锂离子电池制造领域。

比亚迪和宇通在中国以外的地区也取得了成功，它们都向欧洲的城市提供了电动汽车，而中国电动巴士的前期成本比起美国和欧洲的同行来说通常较低。

然而，中国制造商在欧洲和美国仍面临着激烈的竞争，因为该地区有几家本地公共汽车制造商，他们在电动汽车生产方面有着良好的记录和专业知识。

像Solaris、Optare、VDL、沃尔沃或Proterra等公共汽车制造商很快就意识到了电动巴士的机遇，并开始建设销售模式。

它们与欧洲市政当局和巴士运营商的现有关系，以及它们在欧洲公共交通市场结构方面的专长，使它们比中国制造商有优势。

在美国，比亚迪和宇通的两个最大竞争对手是Proterra和New Flyer。

目前最大的电动公交推广行动正在中国进行，但美国和欧洲的几个城市也在迅速发展。

电动巴士发展主要驱动因素

世界各地的城市空气质量问题正在加剧。电动巴士可以帮助城市达成其气候和空气质量目标

较低的总拥有成本(TCO)是另一个驱动因素。在许多城市，运营成本是支持电动巴士引入的重要论据之一。

电动巴士比柴油或天然气巴士更安静，能减少噪音污染，电动巴士也需要较少的维护，需要更少的维修停机时间。

政府从中看到了一个建立电气化生态系统国内产业的机会，因此推广电动巴士也有政策方面的考虑。与电动巴士生产和支持相关的行业能创造出很多就业机会。

尽管电动巴士有很多优势，但仍有几个因素阻碍了该行业的强劲增长:

高昂的前期成本:虽然一辆电动巴士的TCO看起来比柴油公交车更好，但TCO并不总是市政当局做出购买决定时的主要标准。

许多城市没有足够的资金来支付更高的预付费用，即使政府提供了额外的支持。

这目前正在减慢电动汽车的采用。

但这些城市有独特的选择，他们可以改变采购方式，从直接购买改为租赁或贷款，更多地集中在更低的总拥有成本上。

租赁或贷款偿还可以通过运营成本的节省来支付，从而帮助更快地推广电动巴士。

可扩展性:今天美国和欧洲的大部分电动公共汽车都是使用国家和地区级别的补贴款购买的。无法形成规模。

电动巴士的前期成本将会下降，与柴油巴士相比，它的成本会更低。在此之前，像Proterra提供的电池租赁项目这样的融资方案将发挥重要作用。Proterra降低了电动汽车的前期成本。

灵活性和操作经验:由于电动公交车的行驶范围和对不同充电方式的依赖，它比柴油公交车更不灵活。这使得他们很难被纳入公共汽车路线，24小时运行。

缺乏在商业规模上长期运营电动汽车的经验也给选择电动汽车的城市带来了挑战。

技术成本下降:市政当局意识到电池成本正在下降。

一些人可能会推迟他们的电动巴士购买决定，以避免由于进一步技术成本下降产生的融资风险。

对于一些城市来说，这可能是有意义的，但许多其他城市希望尽早采用电动巴士，以有足够的时间来逐步进行基础设施升级，最终满足完全使用电动巴士的需求。

电力收费和电网问题:公交运营商表达了他们对增加电力需求和电力需求的担忧。

潜在的电力中断，例如极端天气事件，也是一个问题。

在车站或公共汽车站安装充电器所需要的空间也可能是一个问题，因为公众对于在公共汽车站安装充电器的意见不一。

由于缺乏收费基础设施的标准化，使得建立电动公共汽车的剩余价值变得更加困难。

投入使用的电动公共汽车必须使用相同的充电标准，否则就需要对新的充电基础设施进行投资。

而且，如果他们决定改变电动巴士的供应商，标准的改变往往会把公交运营商锁定在一个电动汽车制造商中，或者产生更多的基础设施投资。这样可以减少竞争。

欧洲公共汽车制造商首先解决了这一问题，2016年3月，Irizar、Solaris、VDL和Volvo同意确保他们生产的电动公交车的互操作性，能涵盖ABB、Heliox和Siemens12提供的充电基础设施。

电动巴士充电基础设施

充电电动巴士的基础设施主要有三种:充电式系统、感应充电和导电式(架空)充电。传统的充电式充电方式是目前最常见、最便宜的电动汽车充电系统。

它提供了一系列的充电率，从慢速到快速，由一系列公司提供，包括Heliox, APT, Siemens和ABB。

在欧洲和美国，电动汽车的充电率越来越高，但对电池的快速充电在这项技术上是很有意义的。

它将主要被市政当局使用，他们正在考虑使用小型电池的电动公交车。

主要的技术供应商是ABB、西门子和Heliox。

无线充电是目前最昂贵的选择，并且只在有电动巴士的试验项目中使用。

静止无线充电在商业上是可行的，但是动态无线充电还只是在演示阶段。

技术提供商包括Primove、Wave、Momentum Dynamics和Witricity等公司。

图：欧洲电动巴士项目的充电方式分布。

缓慢的、一整夜的充电方式是目前最受欢迎的选择。

然而,尽管这种充电方式是最便宜的，它仍面临一些挑战。

其中包括空间限制(许多公共汽车停放的充电站通常没有足够的空间来安装充电器，并且只有有限的机动空间)，而且最重要的是让所有的公共汽车同时充电的电力容量限制。

另一个与使用充电站充电有关的主要挑战是需要更大的电池组，这将导致更高的资金成本。

此外，必要的电池重量和可搭载的乘客数量之间可能存在冲突。

然而，最大的问题之一，是将充电操作转移至夜间时段，在电价最低的时候。如果电动巴士的数量庞大，这将造成问题。

所有的公共汽车同时充电意味着增加所需充电器的数量，从而大大增加了资金成本和空间需求。

将充电站充电与快速充电(在终点站或公共汽车站)相结合，可以使电池更小，从而降低公共汽车的前期成本。

随着使用率的增加及电动公共汽车数量的增加，这一系统的高初始成本也随之减少。

电池需求和产能

我们估计，中国、欧洲和美国的电动巴士在2017年的销售需求从2012年的0.3千瓦时增加到12.5千瓦时，相当于2016年全球电动汽车锂离子电池制造能力的11%。

2017年，电动公交车的电池需求比2016年略低，这是由于中国电动客车销量下降的结果。

即使在包括全球电动客车需求的30.7亿美元之后，锂离子电池生产商在2017年仍面临产能过剩的问题。

大部分锂离子电池制造能力位于中国。

图：锂离子电池组的价格已经下降。

产能过剩给电池价格带来了压力，因为主要制造商愿意为了获得市场份额而廉价出售电池。

此外，随着工业企业对大型制造工厂的委托，规模经济仍然是锂离子电池降价的重要推动力。

电池制造的位置在决定成本方面也起着重要的作用。

当地电力成本、劳动力和融资等因素也会影响制造业的成本。

由于生产规模、劳动力成本、电价和有利的当地条件相结合，中国的电池价格目前在包装和电池水平上都是最低的。

这也使得中国制造的电动公交车比世界其他地方便宜得多。

我们估计，比亚迪K9电动车的售价约为175万元人民币(合26.4万美元)，远低于欧洲或美国的电动巴士价格。

我们2017年对活跃在锂离子电池价值链的公司的调查发现，锂离子电池组的加权平均价为209美元/千瓦时。

这包括电池电动汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车和固定存储器的定价数据。

自2016年以来，电池组的价格总体下降了24%，自2010年以来下降了79%。

2010-2017年电动汽车锂离子电池价格的历史学习速度约为18%。

这意味着，每增加一倍的累积量，我们就会看到成本减少18%。

基于此，我们预计电池价格将继续下降，2025年达到96美元/千瓦时，2030年达到70美元/千瓦时(见图12)。

成本降低或需十年

厂商通常预计电动巴士的前期成本降低为同等成本的速度会更快而不是更慢，但他们可能会失望。

为了建立模型，报告中假设一辆普通的电动巴士，平均每辆250千瓦时的电池售价为570 000美元。此价格对应于欧洲的电动巴士。

然而，不同的电动巴士的价格在不同的合同之间有很大的差异。由于有限的数据，报告中假设了上述电池的大小和电动巴士的平均价格。

我们预计未来的成本降低主要来自于电池组，因为没有多少余地进一步降低汽车其他部件的价格。

首先，我们假设电池的价格在最高价，600美元/千瓦时。

根据我们的电池价格指数，2016年锂离子电池组的价格区间在190/kWh到500美元/kWh之间，但低容量订单每kWh的价格可能更高。

在欧洲或美国购买的大多数电子巴士仍然是低容量订单。

对于中国的电动客车制造商来说，这并不一定是正确的，因为中国的大批量订单可能会让电动汽车制造商提供更低的电池价格谈判。

我们将电动巴士与一辆标价45万美元的柴油巴士作比较。

在我们的模型中，我们假定这个价格保持不变，因为对于重型车辆和公共汽车来说，没有主要的监管驱动因素，就不会出现对内燃机巴士燃油效率的显著改善，这可能会抬高传统公共汽车的价格。

根据上述假设，到2030年，电动巴士与柴油公交车的前期成本持平。

到那时，平均电动巴士的电池组只占总电车费的8%，低于2016年的26%。

电动巴士的电池组越大，电动巴士在价格上与柴油巴士价格竞争的时间就越长。根据我们的分析，将电池的尺寸降低到200kWh，就会将成本平价提前到2028年，而使用更大的电池组的公共汽车(大约350千瓦时)，将在2030年以后实现成本平价。

然而，增加对电动巴士的需求可能会使电动巴士的电池价格下降得更快，使它们更接近汽车制造商为乘客提供的高容量价格。

在这种情况下，大约在2025-27年之间，电动巴士将比柴油巴士更早达到同等成本。